Состав Галактики - Теория дискообразности галактик И. Канта

Нашу галактику называют просто Галактикой. Она имеет средние размеры и состоит примерно из 150 ? 200 млрд звезд, включая Млечный путь (древнее название полосы звезд на небе, отмечающих плоскость нашей Галактики), и представляет собой огромный диск, который состоит из звезд и звездных скоплений, вращающихся в пространстве, подобно гигантскому колесу. Звезды, входящие в Галактику, описывают вокруг ее центра окружности разного диаметра (рис. 1).

Рис. 1 Схема Галактики (крестиком обозначено положение Солнца): а) вид сверху; б) вид сбоку (черные точки изображают шаровые скопления)

Звезды и межзвездная газопылевая материя заполняют объем галактики неравномерно: наиболее сосредоточены они около плоскости, перпендикулярной оси вращения галактики и являющейся плоскостью ее симметрии (т. н. галактической плоскостью). Вблизи линии пересечения этой плоскости с небесной сферой (галактического экватора) и виден Млечный Путь, средняя линия которого представляет собой почти большой круг, т. к. Солнечная система находится недалеко от этой плоскости. Млечный Путь представляет собой скопление огромного количества звезд, сливающихся в широкую белесую полосу; однако звезды, проектирующиеся на небе рядом, удалены друг от друга в пространстве на огромные расстояния, исключающие их столкновения, несмотря на то, что они движутся с большими скоростями (десятки и сотни км/сек) в разных направлениях. Наименьшая плотность распределения звезд в пространстве (пространственная плотность) наблюдается в направлении полюсов галактики (ее северный полюс находится в созвездии Волос Вероники). Общее количество звезд в галактике оценивается в 100 млрд.

Межзвездное вещество рассеяно в пространстве также неравномерно, концентрируясь преимущественно вблизи галактической плоскости в виде глобул, отдельных облаков и туманностей (от 5 до 20--30 парсек в поперечнике), их комплексов или аморфных диффузных образований. Особенно мощные, относительно близкие к нам темные туманности представляются невооруженному глазу в виде темных прогалин неправильных форм на фоне полосы Млечного Пути; дефицит звезд в них является результатом поглощения света этими несветящимися пылевыми облаками. Многие межзвездные облака освещены близкими к ним звездами большой светимости и представляются в виде светлых туманностей, т. к. светятся либо отраженным светом (если состоят из космических пылинок), либо в результате возбуждения атомов и последующего испускания ими энергии (если туманности газовые).

Полная масса галактики, включая все звезды и межзвездное вещество, оценивается в 1011 масс Солнца, т. е. около 1044 г. Как показывают результаты детальных исследований, строение галактики схоже со строением большой галактики в созвездии Андромеды, галактики в созвездии Волос Вероники и др. Однако, находясь внутри галактики, мы не можем видеть всю ее структуру в целом, что затрудняет ее изучение.

Галактика имеет резко выраженное подсистемное строение; различают три подсистемы: плоскую, промежуточную и сферическую. Плоская подсистема характеризуется наличием молодых горячих звезд, переменных звезд типа долгопериодических цефеид, звездных ассоциаций, рассеянных звездных скоплений и газопылевого вещества. Все они сосредоточены у галактической плоскости в форме экваториального диска (толщиной 1/20 поперечника галактики). Средний возраст звездного населения диска около 3 млрд. лет. Слабее концентрируются к плоскости галактики желтые и красные звезды-карлики и звезды-гиганты, занимающие объем в виде сильно сплюснутого эллипсоида. Все субкарлики, желтые и красные гиганты, переменные звезды типа короткопериодических цефеид и шаровые звездные скопления образуют сферическую составляющую (иногда называется гало), заполняя сферический объем (со средним диаметром, превышающим 30 тыс. парсек, т. е. 100 тыс. световых лет) с резким падением плотности в направлении от центральных областей к периферии. Ее возраст более 5 млрд. лет. Объекты различных составляющих отличаются друг от друга также и скоростями движения, и химическим составом. Звезды плоской составляющей имеют большие скорости движения относительно центра галактики, и они богаче металлами. Это указывает на то, что звезды разных типов, относящиеся к разным подсистемам, формировались при различных начальных условиях и в различных областях пространства, занимаемого галактическим веществом. Вся галактическая система погружена в обширную газовую массу, которую иногда называют галактической короной. Из центральной области галактики распространяются вдоль галактической плоскости спиральные ветви, которые, огибая ядро и разветвляясь, постепенно расширяются, теряя яркость. Спиральной структурой, оказавшейся весьма характерным свойством галактик на некотором этапе их эволюции, галактика сходна с множеством др. звездных систем того же типа, что и она, имеющих такой же звездный состав. В развитии спиральной структуры, по-видимому, играют роль гравитационные силы и магнитогидродинамические явления, при этом на нее влияют и особенности вращения галактики. Вдоль спиральных ветвей происходит звездообразование, и они населены наиболее молодыми галактическими объектами.

Вопросы эволюции галактики в целом или отдельных ее составных элементов имеют большое мировоззренческое значение. В течение долгого времени господствовал взгляд об одновременном образовании всех звезд и др. объектов галактики. Такой взгляд связывался с признанием единовременного происхождения всех галактик в одной точке Вселенной и их последующего "разбегания" в разные стороны от нее. Однако детальные исследования, основанные на многочисленных наблюдениях, привели к заключению (советский астроном В. А. Амбарцумян), что процесс звездообразования продолжается и в настоящую эпоху.

Проблема происхождения и развития звезд в галактике является фундаментальной проблемой. Существуют две главные, но противоположные точки зрения на формирование звезд. Согласно первой из них, звезды образуются из газовой материи, в значительном количестве рассеянной в галактике и наблюдаемой оптическими и радиоастрономическими методами. Газовое вещество там, где его масса и плотность достигают достаточно большой величины, сжимается и уплотняется под действием собственного притяжения, образуя холодный шар. В процессе дальнейшего сжатия температура внутри него, однако, повышается до нескольких млн. градусов; этого достаточно для возникновения термоядерных реакций, которые вместе с процессами излучения и обусловливают дальнейшую эволюцию этого шара -- звезды. Согласно второй точке зрения, звезды образуются из некоторого сверхплотного вещества. Сверхплотное вещество такого рода еще не обнаружено и его свойства неизвестны, но то обстоятельство, что в наблюдаемой Вселенной процессы истечения масс из звезд, деления и распада систем наблюдаются во многих случаях, процессы же образования звезд из межзвездного вещества не наблюдаются, говорит в пользу второй точки зрения.

Предполагается, что галактика в целом развилась в процессе конденсации первичного газового облака, богатого водородом; образовавшиеся при этом звезды в нашу эпоху наблюдаются как звезды сферической составляющей, бедные металлами и имеющие наибольший возраст. Первичное газовое облако, продолжая сжиматься под действием гравитационных сил, обогащалось металлами за счет выбрасывания вещества из недр ранее образовавшихся звезд, в которых уже в течение многих сотен млн. лет шли внутриядерные реакции и водород превращался в более тяжелые элементы. Поэтому более позднее "поколение" звезд, образовавшее диск галактики, оказалось более богатым металлами. Эта концепция объясняет наблюдаемое распределение скоростей звезд и расслоение последних по подсистемам. Тем не менее, в изложенной картине остается немало противоречий.

Состав Галактики - Теория дискообразности галактик И. Канта

Похожие статьи